1、強夯法的概念

　　強夯法是指通過(guò)將重錘的重力勢能轉化為動(dòng)能，使地基土層能夠通過(guò)短時(shí)間作用和瞬時(shí)強大動(dòng)力和沖擊波迅速固結，以達到夯實(shí)地基，提高地基承載力目的的一種方法。通常也可稱(chēng)為動(dòng)力固結法。這種方法經(jīng)常用于對砂性土、濕陷性黃土和非飽和粘性土的夯實(shí)中，是市政道路施工階段中夯實(shí)地基的主要方法。

　　2、強夯法的加固機理

　　2.1動(dòng)力密實(shí)原理

　　土層路基在強夯法的強大作用下，土層結構會(huì )產(chǎn)生壓縮變形，進(jìn)而使土體更加密實(shí)，對路面的承載力度也得到增強。土層部分變形具體過(guò)程如下：

　　2.1.1在重錘的強大作用下，土層路基中的土粒接觸點(diǎn)將會(huì )發(fā)生彈性形變和塑性形變。土粒之間的接觸面積不斷得到加大，而它們之間的圓心距不斷縮小，這就使得土層呈密集趨勢。

　　2.1.2在土層地基中，無(wú)法保證每顆土粒都是均勻呈現圓或橢圓形的，片狀顆粒不可避免的存在。那么此時(shí)，經(jīng)過(guò)強夯法的作用，這些片狀土粒便會(huì )變彎，附近土粒便會(huì )產(chǎn)生相對位移。

　　2.1.3當土粒接觸處時(shí)，土層顆粒將會(huì )產(chǎn)生相對運動(dòng)。

　　2.2動(dòng)力固結原理

　　強夯法機理中的動(dòng)力固結原理是最早被接受的，這種原理目的是實(shí)現強夯法對土層地基中的飽和細小顆粒的處理。已經(jīng)在多個(gè)工程實(shí)踐中實(shí)現了價(jià)值意義，并取得了不錯的經(jīng)濟效益和技術(shù)效果。動(dòng)力加固原理在于有其自身的獨立作用系統。具體作用程序如下：

　　2.2.1飽和土發(fā)生壓縮變化

　　雖然對于土層地基中的飽和細顆粒土，由于其滲透性特別低，導致當對地基進(jìn)行夯實(shí)時(shí)，飽和細顆粒土在外界瞬時(shí)荷載作用下，細顆粒土之間的孔隙水不能得到迅速排出，但是在動(dòng)力固結原理中采用的是利用土層中有機物的分解，在夯實(shí)地基過(guò)程中，土層中的以微氣泡形式存在的氣體體積被壓縮，并迅速產(chǎn)生變形。在外界瞬時(shí)強作用力下，部分地基土還存在較強的拉應力，從而不發(fā)生變形，只是形成樹(shù)枝裂縫排水網(wǎng)絡(luò )結構，使得孔隙中的水能夠順利迅速排除，土層粒子之間距離更加緊密，承載能力也更強。

　　2.2.2土層地基發(fā)生局部液化

　　在強夯過(guò)程中，開(kāi)始階段，在重復夯實(shí)作用下，地基土中的氣體逐漸受到外界沖擊力而產(chǎn)生壓縮，土層地基孔隙水壓力增長(cháng)值不斷增加，當達到一定程度時(shí)，即孔隙水壓力與覆蓋壓力相等時(shí)，地基土便會(huì )發(fā)生液化，這是孔隙水壓力達到最強。隨著(zhù)強夯時(shí)間的延長(cháng)，土層地基孔隙水壓力增長(cháng)值不斷降低，而其強度增長(cháng)值不斷增強，最終達到最佳狀態(tài)。需要提及的是，對于地基土而言，液化只發(fā)生在土體的局部范圍內。

　　2.2.3土層滲透性發(fā)生變化

　　在外界強大沖擊下，當土層地基中的超孔隙水壓力增加到一定程度時(shí)，即作用力大于顆粒土的側向壓力的時(shí)候，孔隙水會(huì )隨著(zhù)排水網(wǎng)絡(luò )系統的形成，隨著(zhù)排水通道順利排出。當孔隙水壓力降低到一定程度，即作用力小于顆粒土的側向壓力的時(shí)候，之前形成的孔隙裂縫將會(huì )自行閉合，土層地基中的水的運動(dòng)同時(shí)得到恢復原狀態(tài)的機會(huì )。

　　2.2.4土層觸變恢復

　　經(jīng)過(guò)外界持續不斷的強夯作用，地基中的土層部分強度不斷降低，當到達最低值時(shí)，即土體液化或接近液化時(shí)，地基土層便會(huì )產(chǎn)生裂縫，同時(shí)地基土層中的吸附水部分變?yōu)樽杂伤�，將�?huì )隨著(zhù)裂隙流出。當孔隙水壓力降低到一定程度甚至消失時(shí)，地基土層的抗壓性和變形模量都得到有效提升，原因就在于土層粒子緊密接觸的同時(shí)，地基土的新吸附水層已經(jīng)逐漸固定。

　　2.3動(dòng)力置換原理

　　根據動(dòng)力置換的作用部分的不同可以將其劃分為整式置換和樁式置換。不言而喻，整式置換就跟換土墊層相似，利用強夯的重大力量將碎石整體壓入淤泥之中。而樁式置換法則是指通過(guò)強夯作用將碎石整體壓入土體之中，并將一些碎石樁子間隔地夯進(jìn)軟土之中，從而形成碎石樁和碎石墩。其作用機理是通過(guò)碎石之間的摩擦角對樁間土的作用以維持狀體平衡的狀體。

　　3、強夯法的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

　　在道路施工過(guò)程中，強夯法已經(jīng)得到普及，原因在于這種方法能夠避免施工階段經(jīng)常出現的一些問(wèn)題。其具體優(yōu)點(diǎn)如下：

　　3.1強夯法的設備簡(jiǎn)單、施工方便，還能節省材料，能夠降低人力、物力投入，具有相當的經(jīng)濟實(shí)用性。

　　3.2在對路基進(jìn)行路面填充時(shí)，對填料粒徑?jīng)]有細致要求，使材料更易獲得，同時(shí)降低成本。

　　3.3強夯法的實(shí)施能夠有效減少施工時(shí)間，效果顯著(zhù)，增強效益。

　　3.4在高填方中，強夯法能夠夯實(shí)路基，是路基填料與原地面之間更能緊密結合，降低了以后路面塌陷的可能性。強夯法不僅存在著(zhù)上述優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)不可避免的也存在著(zhù)一定的缺點(diǎn)，例如：由于地基土層中含有部分含有較高含水量的軟弱夾層，致使夯擊力度不能得到有效傳遞，影響強夯法的加固效果。

　　4、影響強夯法的因素分析

　　4.1重錘落距

　　重錘越重，重錘落距越大時(shí)，強夯法的單擊能量越強大，夯擊次數也會(huì )隨之減少，夯擊作用越明顯。因此，在夯擊設計中，要根據不同土體之間的差別和所要加固的深度，確定夯擊的單夯擊能。然后根據具體條件選擇合適的重錘和落距。

　　4.2夯擊點(diǎn)布置及間距

　　在強夯法實(shí)際應用中，一般將夯擊點(diǎn)布置為三角形或正方形。對于夯擊點(diǎn)之間的間距，通常根據土層地基的性質(zhì)和目標深度進(jìn)行確定。夯擊點(diǎn)間距在第一次作用時(shí)一般選擇重錘直徑的3倍左右，在以后的作用中，夯擊點(diǎn)間距便可適當縮小，目的是保證夯擊沖擊力作用的深度。

　　4.3間歇時(shí)間

　　夯擊的頻率跟加固土層中的孔隙水壓力消失速度有關(guān)，對于不同的土層，夯擊間歇時(shí)間往往不同。例如，對于砂性土而言，由于其滲透性較大，因此夯擊頻率可以較大；對于粘性土來(lái)說(shuō)，孔隙水壓力不能迅速消散，因此夯擊頻率不能過(guò)大。

　　4.4土層厚度

　　當土層厚度過(guò)厚時(shí)，強夯法的沖擊力度不能有效傳遞到深層地基中，致使強夯法作用不顯著(zhù)。

　　5、道路施工過(guò)程中強夯法的實(shí)際運用

　　5.1施工程序

　　不同的國家對強夯法的應用不同，例如西歐國家采用的是大噸位履帶式起重機，這種機器的優(yōu)點(diǎn)就是具有較強的穩定性，施工方便，而日本則采用的是輪胎式起重機，效果也很好。對于我國而言，由于我國在工程實(shí)施過(guò)程中，只能具備使用小噸位起重機的設備，因此在利用強夯法進(jìn)行加固時(shí)，必須利用滑輪來(lái)解決難題。我國在市政道路進(jìn)行強夯法實(shí)施過(guò)程中，利用滑輪起吊重錘，并利用自動(dòng)脫鉤裝置，將重錘完成自由落體過(guò)程。具體操作過(guò)程是拉動(dòng)脫鉤器的鋼絲繩，將重錘掛在脫鉤器的鉤上，當吊鉤達到所需重錘落距的高度時(shí)，繃緊的鋼絲繩會(huì )將脫鉤器的伸臂拉轉相當角度，重錘自然脫落，重力勢能轉化為動(dòng)能。當然，如果起重臂在較大仰角下可能會(huì )發(fā)生后傾。因此可以采用將履帶起重機的臂桿一端加以輔助門(mén)架，或者其它安全設施，以防止機架后傾。在施工時(shí)，要求自動(dòng)脫鉤裝置可以保證靈活操作，且必須具有足夠強度。

　　5.2檢測控制

　　在強夯法實(shí)施結束后，應對所加固地基土層進(jìn)行質(zhì)量檢測。該檢測過(guò)程應是一個(gè)間隔過(guò)程，通常對于不同的地質(zhì)，檢測間隔時(shí)間也有所不同：對于碎土石和砂土地基，間隔時(shí)間理論上為1到2周；而對于粘性土地基，間隔時(shí)間應為2到4周；對于置換地基，間隔時(shí)間為4周。質(zhì)量檢測方法有很多種，例如室內試驗，動(dòng)力觸探試驗，十字板試驗，載荷試驗等，各種檢測方法都有其科學(xué)依據，并且已經(jīng)獲得認可。

　　6、結語(yǔ)

　　在市政道路實(shí)施過(guò)程中，強夯法的作用顯著(zhù)且已經(jīng)通過(guò)多國認可。隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，強夯法必然能夠得到進(jìn)一步改善和提高，進(jìn)而發(fā)揮更加重要的作用。